BiVO_4/TiO_2纳米管复合体系的光催化机理研究现状

由TiO2纳米管装载在可见光照射下具有光催化作用的BiVO4粒子,组装成BiVO4/TiO2纳米管复合材料,可得到紫外-可见光响应的新型光催化无机抗菌材料。文章综述了BiVO4/TiO2纳米管复合体系的研究现状,并对存在的问题和未来的发展动向进行简要分析。     

可见光响应氮-磷共掺杂TiP2纳米管制备及光催化性能

采用水热-浸渍两步法合成了一系列N—P／TiO2纳米管光催化剂，采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射吸收光谱（UV—vis）等测试手段对其结构进行了表征．结果表明，300℃焙烧后的N-P／TiO2纳米管为锐钛矿相，氮和磷高度分散进入TiO2中．P和N掺杂含量分别为0．99％和0．56%．与纯TiO2纳米管相比，N—P／TiO2纳米管在可见光区的有较大的吸收，光吸收阈值产生红移．氮磷共掺杂可以明显提高TiO2纳米管的对甲基橙的光催化活性，其原因在于氮阴离子以N—Ti—O的结构进入TiO2，磷替换TiO2部份Ti^4＋，从而降低了电子和空穴复合几率．     

钒酸铋/二氧化钛--石墨烯宽光谱复合光催化剂的制备及性能

通过溶剂热法制备了具有可见光光催化活性的BiVO4/TiO2-石墨烯复合光催化剂。利用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光发射光谱对样品进行表征,复合光催化剂的催化活性以模拟太阳光条件下降解水溶液中亚甲基蓝来评价。结果表明：BiVO4/TiO2-石墨烯复合光催化剂在530~800 nm的可见光范围具有很强的吸收峰。石墨烯的引入不仅拓宽了光谱响应范围,而且使得BiVO4和TiO2粒子均匀地分散在石墨烯薄片上,能快速捕获并迁移电子,有效地提高了光生载流子的分离效率,从而提高其光催化活性。     

pH对BiVO_4结构及其可见光催化活性的影响

为考察pH对BiVO4晶体结构形貌及其可见光催化活性的影响,以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3为原料,采用水热反应法(180,℃)在不同pH下制备了系列BiVO4,并用亚甲基蓝作为模拟物测试BiVO4的可见光催化活性.XRD、SEM和UV-VisDRS分析表明:pH=5时,样品为片状纯单斜相BiVO4,带隙能较低,可见光响应较好;pH=2~4和pH=7~9时制备的是单斜相和四方相的混合相BiVO4,可见光响应较差.由此表明不同pH条件下制备的BiVO4样品晶型结构及光学性能显著不同,其中酸性过强或碱性过强均不利于单斜晶型BiVO4的生成.亚甲基蓝可见光降解实验结果表明:pH为5时制备的BiVO4对亚甲基蓝光解催化效果最好,可见光降解4,h后降解率高达72.52%,而pH为2、3和9时BiVO4对亚甲基蓝的可见光催化降解率不到20.0%,说明制备溶液体系pH显著影响BiVO4的可见光催化活性.     

可见光响应氮-磷共掺杂TiO2纳米管制备及光催化性能

采用水热-浸渍两步法合成了一系列N-P/TiO2纳米管光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)等测试手段对其结构进行了表征.结果表明,300℃焙烧后的N-P/TiO2纳米管为锐钛矿相,氮和磷高度分散进入TiO2中.P和N掺杂含量分别为0.99%和0.56%.与纯TiO2纳米管相比,N-P/TiO2纳米管在可见光区的有较大的吸收,光吸收阈值产生红移.氮磷共掺杂可以明显提高TiO2纳米管的对甲基橙的光催化活性,其原因在于氮阴离子以N-Ti-O的结构进入TiO2,磷替换TiO2部份Ti4 ,从而降低了电子和空穴复合几率.     

N掺杂的TiO_2纳米管的制备及光催化脱除NO_x性能

采用浸渍法对TiO2(水热法合成)纳米管进行N修饰,制得N掺杂的TiO2纳米管。通过XRD、TEM、UV-Vis和DRS对样品进行表征。结果表明,500℃热处理后的样品晶型几乎全部为锐钛矿;纳米管长为60~160nm,管径为7~15nm,壁厚为1.5nm左右;N掺杂提高了纳米管在可见光区的光吸收能力。催化实验表明:N掺杂增强了TiO2纳米管在紫外光及可见光下的催化活性;当N掺杂量(质量分数)为15%,煅烧温度为500℃,煅烧时间为2h时,催化效果最佳,紫外光及可见光下氮氧化物(NOx)去除率分别为95.73%,93.16%。     

CdS/TiO2复合纳米管制备和光催化性能的研究

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备TiO2纳米管,再通过连续离子层沉积法在TiO2纳米管上沉积CdS粒子,沉积3层CdS后,进行退火处理,退火后再沉积3层CdS.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对纳米管的形貌、物相结构和元素价态等特性进行分析.结果表明:经阳极氧化法制备的TiO2纳米管为锐钛矿结构,随后沉积的CdS同时出现了立方相与六方相晶格结构,400℃退火可以显著增加立方相CdS的结晶程度;纳米管中CdS粒子的直径均小于5 nm,CdS粒子由一大一小2个纳米粒子组成,大粒子由退火过程形成.光催化实验表明:经过退火处理的CdS/TiO2复合纳米管的可见光光催化能力约是未退火样品的3倍,说明退火处理可以有效提高TiO2可见光光催化能力.     

TiO2纳米管的制备及其电化学储锂性能

以TiO2粉末为原料,利用在碱性条件下加热回流的方法制备了H2Ti4O9·H2O和TiO2纳米管.分别用TEM、SAED和XRD等分析方法对纳米管的形貌和结构进行表征,结果显示H2Ti4O9·H2O纳米管在400℃条件下可以转化为锐钛矿型的TiO2纳米管且其管状结构基本保持不变.电化学储锂结果显示H2Ti4O9·H2O和TiO2纳米管都比原料TiO2具有较大的可逆比电容和较高的稳定性,而加热可以使TiO2纳米管的电化学稳定性更高于H2Ti4O2·H2O纳米管.     

TiO2纳米管的改性及光助催化性能研究

利用水热法制备了两种TiO2纳米管催化剂，用不同浓度硫酸对制备得到的TiO2纳米管进行酸化。结合XRD、SEM、TEM、DRS等手段对制备得到的样品进行物理结构和表面特性分析。结果表明，水热法制备得到的TiO2纳米管径为15nm左右，壁厚2—3nm，长度为40-100nm。以酸性橙Ⅱ为目标物考察了TiO2纳米管及其被硫酸酸化过的TiO2纳米管在石英玻璃反应器的光催化氧化性能。结果表明，在相同的条件下酸化的TiO2纳米管催化活性要远远高于未酸化的TiO2纳米管，这可能是因为S—O键具有很强的诱导效应，使得表面Ti^4＋的Lewis酸性增强，使光生电子一空穴对的分离效率提高，促进光催化反应的进行，即提高了TiO2纳米管的光催化性能。     

SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 的制备及光催化性能

为利用TiO2作为光催化降解水中有机污染物,以铁铝水滑石为载体,以CeO2掺杂的TiO2为活性组分,制得光催化剂前体,再以SO2-4对其进行修饰,制得了SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 光催化剂。采用XRD、SEM、EDS 和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,考察了催化剂样品的光催化性能。实验结果表明：CeO2掺杂TiO2粒子在可见光区吸光性能高于TiO2;SO2-4与CeO2-TiO2／HTLC有协同催化作用,SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC光催化剂对可见光的吸收大大增强。经模拟日光照射2 h,SO2-4改性的15％（ CeO2-TiO2）／HTLC催化剂对甲基橙的脱色率达到93％。     

一维TiO_2纳米阵列的水热晶化及性能研究

文章采用电化学阳极氧化法以纯钛薄片为阳极,惰性电极石墨为阴极,以含0.4 mol/L HF的乙二醇溶液为电解液,在恒定的电压(100 V)下制备了TiO2纳米阵列,并分别通过水热法和高温退火对纳米阵列进行晶化处理;利用XRD、SEM、TEM、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)对纳米阵列的组织结构、形貌及光吸收性能进行了表征。在该体系下,制备出的TiO2纳米管阵列直径为120~140 nm,管壁厚为15~25 nm,长度为30~40μm。经过不同温度的水热处理或高温退火处理,均可得到锐钛矿相的TiO2晶体。通过电化学综合测试系统测定了晶化后的TiO2纳米阵列的线性伏安曲线,为提高光电催化效率做了理论分析。     

CdS/TiO_2纳米管复合薄膜的制备和可见光吸收性质的研究

采用阳极氧化法在金属钛片上生长Ti02纳米管薄膜,采用化学水浴沉积法制备了纳米尺度的CdS／TiO2复合光催化剂薄膜,采用FESEM,XRD和UV-vis吸收光谱分别研究了薄膜的形貌、结构特征和薄膜的光吸收特性。结果表明复合CdS有利于增强薄膜对可见光的吸收,从而提高了薄膜的光吸收效率。     

磷酸电解液中TiO2纳米管的形貌及光吸收性能研究

采用阳极氧化法在磷酸电解液中制备TiO2纳米管,通过SEM 和UV-VIS-DRS表征分析,研究阳极氧化电压、氧化时间、煅烧温度、电解液组成等制备条件对 T iO2纳米管形貌和光吸收性能的影响．结果表明,在H3 PO4电解液体系中,阳极氧化法制备 T iO2纳米管的最佳条件为：阳极氧化电压20V ,阳极氧化时间60min ,V（H3 PO4）∶V（NH4 F）＝1∶1,煅烧温度为500℃．此时纳米管管径80～100nm ,在可见区有较强的吸收且吸收边界红移．     

WO_3/TiO_2（NT）/UV降解处理印染废水研究

以钨酸铵为钨源,介孔TiO2纳米管为载体,采用传统浸渍方法制备了WO3/TiO2纳米管复合材料。讨论了以WO3/TiO2纳米管为催化剂,影响印染废水光催化脱色的主要因素,实验结果表明：光催化降解印染废水符合一级反应动力学反应过程。以500℃焙烧的WO3/TiO2纳米管复合材料为光催化剂,当催化剂用量为500mg/L,UV光照2h,印染废水的脱色率达到97%以上。另外,催化剂具有较高的稳定性,失活后的催化剂可以通过简单的焙烧再生。     

Morphological structure and physicochemical properties of nanotube TiO2

Morphological structure and physicochemical properties of nanotube TiO2 were investigated. It was found that the TiO2 nanotube consisted of 2-5 monolayers of TiO2 molecules, and its inner diameter was between 4.2 and 5.9 nm. The nanotube TiO2 powder had high specific surface area and pore volume (379 m2/g and 1.431 cm3/g respectively) and its decolorization activity for Reactive Brilliant Red X-3B was 2 times higher than that of raw TiO2 (p-25). This new type of TiO2 was hopeful for application in photocatalysis and composite nanomaterial.     

球形纳米BiVO_4光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以葡萄糖作为模板,采用水热合成法制备出球形纳米BiVO4光催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光谱(UV-Vis)手段对其表面形貌、晶型、粒径、光化学性质等进行了表征,并以偶氮染料亚甲基蓝(MB)的降解率作为评价指标,研究了该光催化剂在可见光照射下的光催化活性.结果显示,该纳米BiVO4光催化剂:形貌为表面较粗糙的球形,平均粒径为500~800nm;晶相为单斜白钨矿;在450nm附近的可见光区有较高的吸收,对MB(20mg·L-1)的降解率在反应60min后达到86%,呈现出良好的可见光催化活性.     

搅拌方法对阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的影响

将Ti箔在电压为40 V、温度为60℃,超声搅拌或磁力搅拌下质量分数0.25%的NH4F+体积分数2.5%的蒸馏水+乙二醇电解液中进行阳极氧化,以制备TiO2纳米管阵列;所制备的样品在空气中经450℃退火3 h。用场发射扫描电镜、透射电镜对所制得的样品表面形貌和晶体结构进行表征。结果发现:磁力搅拌制得的样品表面被严重腐蚀;而超声搅拌下可制备出完整的TiO2纳米管,无腐蚀现象;阳极氧化后的TiO2纳米管为非晶态结构,经退火处理后转变为锐态矿结构。对不同搅拌方式影响TiO2纳米管阵列的形成机制进行了分析讨论。     

化学处理法制备TiO2纳米管的研究进展

结合我们最近的研究工作,综述了目前国内外TiO2纳米管化学合成方法研究的最新进展,并对TiO2纳米管的结构、形成机理、应用范围及研究的意义进行了介绍．     

BiVO4的制备及其用于光催化降解含酚废水的研究

以Bi（NO3）3·5H2O和NaVO3·2H2O为原料,采用水热法合成了BiVO4粉末,并对其进行了XRD表征。以模拟含酚废水为目标降解物,以催化剂的用量、氧化剂用量、光源、光照时间为考察对象,研究了BiVO4催化剂的光催化性能。结果表明,在模拟含酚废水用量为30mL时,BiVO4加入量为0．03g,H2O2用量为5．4mL,光照时间为1h,光源为500W汞灯的条件下,对模拟含酚废水的降解率可达到98％以上。